CN106591391A - 一种利用稻草制备高纯度阿拉伯糖的方法 - Google Patents

一种利用稻草制备高纯度阿拉伯糖的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及阿拉伯糖的生产方法，具体地说，涉及一种利用稻草制备高纯度阿拉伯糖的方法。本发明是以农业副产品稻草为原料，通过黑曲霉酶解技术，运用先进的负压流化床流化技术，结合多点喷雾方法，制备高纯度阿拉伯糖，并通过分时分段控制设备床层温度，有效解决了均匀分散、包覆造粒、干燥等问题，成本低、无污染，制备工艺过程科学简便易操作，非常适合规模化生产，开辟了将稻草变废为宝的新市场和新领域。

Description

一种利用稻草制备高纯度阿拉伯糖的方法
技术领域
本发明涉及阿拉伯糖的生产方法，具体地说，涉及一种利用稻草制备高纯度阿拉伯糖的方法。
背景技术
阿拉伯糖也称树胶醛糖，是一种重要的功能性食品，除了具有低热、稳定、安全、无毒等良好的理化特征外，还具有促进肠道内有益菌的繁殖、抑制有害菌生长的独特生理功能，现已引起全世界的广泛关注。目前，制备阿拉伯糖大多是以玉米芯、甘蔗渣等纤维素物质为原料，以稻草为原料制备阿拉伯糖尚属空白。
然而，我国稻草年产量达几亿吨，稻草按质量计约占稻谷的60％左右，是大米碾米厂和水稻种植户的主要副产品。稻草目前的应用主要集中在传统用途，如动物饲料、造纸原料和肥田等，尚无更为有效的开发利用。在广大的农村地区，传统做法则是将稻草大量焚烧，产生大量温室气体，严重破坏了生态环境平衡，造成土壤衰竭，加速了农业上的恶性循环，污染了环境，更是火灾的隐患。总之，在现有技术中，稻草的开发利用用途很少，均未真正形成规模产业化。
如果能以稻草为原料制备阿拉伯糖，不仅能使稻草变废为宝，具有极大的经济价值，而且，解决了资源浪费和环境污染等问题。因此，市场亟需开发一种以稻草为原料制备阿拉伯糖的方法，尤其是低成本、技术稳定、高纯度、操作简单、无污染及适于规模化生产的以稻草为原料制备高纯度阿拉伯糖的方法，为农产品开发将稻草变废为宝，提升高附加值开辟一片新的市场，为人类提供一种高端健康糖品种。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种利用稻草制备高纯度阿拉伯糖的方法。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
一种利用稻草制备高纯度阿拉伯糖的方法，其特征在于：以稻草为原料，通过黑曲霉酶解技术制备高纯度阿拉伯糖，具体包括以下步骤：
1、称取稻草，将稻草粉碎，用热水浸泡处理，过滤，弃去滤液；
2、加入NaOH水溶液进行碱处理，碱处理温度为23～56℃，碱处理时间为12～24小时；
3、离心获得提取液，用乙酸水溶液中和提取液，至pH为4.5～6.5；
4、离心去除沉淀，将上清液浓缩后，用乙醇沉淀，然后静置；
5、离心收集沉淀，干燥沉淀物以去除其中的乙醇，然后将沉淀物配成3～6％的水溶液；
6、用黑曲霉对步骤5制得的水溶液进行酶解处理，酶解温度为25～30℃，酶解时间为48～72小时；100mL待霉解处理的水溶液中加入0.05～5g黑曲霉；
7、酶解结束后，将酶解液于100～121℃灭活10～15分钟；然后，于40～60℃真空浓缩；
8、用大孔型吸附阳离子树脂纯化浓缩液，然后，于45～55℃真空干燥14～18小时，获得浅黄色至白色粉状颗粒阿拉伯糖；
9、从步骤8中所获得的粉状颗粒阿拉伯糖中取5～10％加入到加热容器中，加入去离子水混合，升温溶解，溶液中加入活性炭，趁热过滤，滤液汇集到储藏罐中，得到阿拉伯糖溶液，备用；剩余的粉状颗粒阿拉伯糖全部投入到喷雾流化床设备内，物料以正压从喷雾流化床的底部进入喷雾流化床中，并由下向上加速流动，喷雾流化床的上部施以负压，由上向下振动使物料在喷雾流化床内上下沸腾；通过喷雾流化床侧部的多点喷枪，将制得的阿拉伯糖溶液连续喷雾分散到微细的阿拉伯糖体上，连续喷雾干燥，获得蓬松颗粒状高纯度阿拉伯糖。
进一步地说，步骤1中所述用热水浸泡处理是指用50～56℃热水浸泡6～11小时。
进一步地说，步骤2中所述NaOH水溶液的浓度为2～5％，用量为稻草重量的22～60倍。
进一步地说，步骤3中所述乙酸水溶液的浓度为30～50％。
进一步地说，步骤4中所述乙醇的浓度为95％。
进一步地说，步骤4中所述静置的时间为6～12小时。
进一步地说，步骤8中所述用大孔型吸附阳离子树脂纯化浓缩液，其过程是：首先将树脂充分润涨，其用量为每200mL浓缩酶解液使用100g树脂；在20～40℃条件下吸附处理10～20小时；然后过滤，用浓度为20～50％的乙醇溶液洗脱；洗脱液先浓缩后，再透析24～72小时脱盐。
有益效果：与现有技术相比，本发明是以农业副产品稻草为原料，通过黑曲霉酶解技术，运用先进的负压流化床流化技术，结合多点喷雾方法，制备高纯度阿拉伯糖，并通过分时分段控制设备床层温度，有效解决了均匀分散、包覆造粒、干燥等问题，成本低、无污染，制备工艺过程科学简便易操作，非常适合规模化生产，开辟了将稻草变废为宝的新市场和新领域。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1：
称取稻草，将稻草切段粉碎，用51℃水浸泡8小时，过滤，弃去滤液；加入为稻草重量45倍的浓度为5％的NaOH水溶液，在50℃下碱处理12小时；离心得提取液，用浓度为50％的乙酸中和提取液至pH为4.5；离心去除沉淀，将上述清液浓缩后，用浓度为95％的乙醇沉淀，所用乙醇的体积为浓缩液体积的3倍；静置6小时；离心收集沉淀，干燥沉淀物以去除其中的乙醇，然后将沉淀物配成3％的水溶液；加入黑曲霉，其中100mL待霉解处理的水溶液中加入加入0.5g的黑曲霉，于45℃条件下，对水溶液进行酶解处理48小时；将酶解液于110℃灭活12分钟，然后于50℃真空浓缩；用大孔型吸附阳离子树脂纯化浓缩液，其过程是：首先将树脂充分润涨，其用量为每200mL浓缩酶解液使用100g树脂；在40℃条件下吸附处理15小时，然后过滤，用浓度为45％的乙醇溶液洗脱，洗脱液先浓缩后，再透析60小时脱盐；最后，于50℃真空干燥15小时，获得浅黄色至白色粉状颗粒阿拉伯糖，其阿拉伯糖含量为90％，半纤维素B和木糖的含量为10％。继而从获得的粉状颗粒阿拉伯糖中取10％加入到加热容器中，加入去离子水混合，升温溶解，溶液中加入活性炭，趁热过滤，滤液汇集到储藏罐中，得到阿拉伯糖溶液；剩余的粉状颗粒阿拉伯糖全部投入到喷雾流化床设备内，物料以正压从喷雾流化床的底部进入喷雾流化床中，并由下向上加速流动，喷雾流化床的上部施以负压，由上向下振动使物料在喷雾流化床内上下沸腾；通过喷雾流化床侧部的多点喷枪，将制得的阿拉伯糖溶液连续喷雾分散到微细的阿拉伯糖体上，连续喷雾干燥，获得蓬松颗粒状纯度为90％的阿拉伯糖。
实施例2：
称取稻草，将稻草切段粉碎，用52℃水浸泡9小时，过滤，弃去滤液；加入为稻草重量47倍的浓度为2.5％的NaOH水溶液，在52℃下碱处理14小时；离心得提取液，用浓度为45％的乙酸中和提取液至pH为5.0；离心去除沉淀，将上述清液浓缩后，用浓度为95％的乙醇沉淀，所用乙醇的体积为浓缩液体积的4倍；静置6小时；离心收集沉淀，干燥沉淀物以去除其中的乙醇，然后将沉淀物配成4.5％的水溶液；加入黑曲霉，其中100mL待霉解处理的水溶液中加入加入0.15g的黑曲霉，于40℃条件下，对水溶液进行酶解处理55小时；将酶解液于115℃灭活13分钟，然后于55℃真空浓缩；用大孔型吸附阳离子树脂纯化浓缩液，其过程是：首先将树脂充分润涨，其用量为每200mL浓缩酶解液使用100g树脂；在30℃条件下吸附处理16小时，然后过滤，用浓度为46％的乙醇溶液洗脱，洗脱液先浓缩后，再透析64小时脱盐；最后，于55℃真空干燥16小时，获得浅黄色至白色粉状颗粒阿拉伯糖，其阿拉伯糖含量为91％，半纤维素B和木糖的含量为9％。继而从获得的粉状颗粒阿拉伯糖中取5％加入到加热容器中，加入去离子水混合，升温溶解，溶液中加入活性炭，趁热过滤，滤液汇集到储藏罐中，得到阿拉伯糖溶液；剩余的粉状颗粒阿拉伯糖全部投入到喷雾流化床设备内，物料以正压从喷雾流化床的底部进入喷雾流化床中，并由下向上加速流动，喷雾流化床的上部施以负压，由上向下振动使物料在喷雾流化床内上下沸腾；通过喷雾流化床侧部的多点喷枪，将制得的阿拉伯糖溶液连续喷雾分散到微细的阿拉伯糖体上，连续喷雾干燥，获得蓬松颗粒状纯度为91％的阿拉伯糖。
实施例3：
称取稻草，将稻草切段粉碎，用50℃水浸泡11小时，过滤，弃去滤液；加入为稻草重量50倍的浓度为1.5％的NaOH水溶液，在54℃下碱处理16小时；离心得提取液，用浓度为30％的乙酸中和提取液至pH为5.5；离心去除沉淀，将上述清液浓缩后，用浓度为95％的乙醇沉淀，所用乙醇的体积为浓缩液体积的4倍；静置7小时；离心收集沉淀，干燥沉淀物以去除其中的乙醇，然后将沉淀物配成5％的水溶液；加入黑曲霉，其中100mL待霉解处理的水溶液中加入加入1g的黑曲霉，于42℃条件下，对水溶液进行酶解处理36小时；将酶解液于118℃灭活14分钟，然后于56℃真空浓缩；用大孔型吸附阳离子树脂纯化浓缩液，其过程是：首先将树脂充分润涨，其用量为每200mL浓缩酶解液使用100g树脂；在20℃条件下吸附处理20小时，然后过滤，用浓度为42％的乙醇溶液洗脱，洗脱液先浓缩后，再透析66小时脱盐；最后，于45℃真空干燥17小时，获得浅黄色至白色粉状颗粒阿拉伯糖，其阿拉伯糖含量为92％，半纤维素B和木糖的含量为8％。继而从获得的粉状颗粒阿拉伯糖中取8％加入到加热容器中，加入去离子水混合，升温溶解，溶液中加入活性炭，趁热过滤，滤液汇集到储藏罐中，得到阿拉伯糖溶液；剩余的粉状颗粒阿拉伯糖全部投入到喷雾流化床设备内，物料以正压从喷雾流化床的底部进入喷雾流化床中，并由下向上加速流动，喷雾流化床的上部施以负压，由上向下振动使物料在喷雾流化床内上下沸腾；通过喷雾流化床侧部的多点喷枪，将制得的阿拉伯糖溶液连续喷雾分散到微细的阿拉伯糖体上，连续喷雾干燥，获得蓬松颗粒状纯度为92％的阿拉伯糖。
实施例4：
称取稻草，将稻草切段粉碎，用56℃水浸泡6小时，过滤，弃去滤液；加入为稻草重量60倍的浓度为2.0％的NaOH水溶液，在56℃下碱处理24小时；离心得提取液，用浓度为20％的乙酸中和提取液至pH为6.0；离心去除沉淀，将上述清液浓缩后，用浓度为95％的乙醇沉淀，所用乙醇的体积为浓缩液体积的4倍；静置10小时；离心收集沉淀，干燥沉淀物以去除其中的乙醇，然后将沉淀物配成6％的水溶液；加入黑曲霉，其中100mL待霉解处理的水溶液中加入加入1g的黑曲霉，于30℃条件下，对水溶液进行酶解处理24小时；将酶解液于121℃灭活15分钟，然后于53℃真空浓缩；用大孔型吸附阳离子树脂纯化浓缩液，其过程是：首先将树脂充分润涨，其用量为每200mL浓缩酶解液使用100g树脂；在35℃条件下吸附处理10小时，然后过滤，用浓度为50％的乙醇溶液洗脱，洗脱液先浓缩后，再透析72小时脱盐；最后，于53℃真空干燥18小时，获得浅黄色至白色粉状颗粒阿拉伯糖，其阿拉伯糖含量为95％，半纤维素B和木糖的含量为5％。继而从获得的粉状颗粒阿拉伯糖中取6％加入到加热容器中，加入去离子水混合，升温溶解，溶液中加入活性炭，趁热过滤，滤液汇集到储藏罐中，得到阿拉伯糖溶液；剩余的粉状颗粒阿拉伯糖全部投入到喷雾流化床设备内，物料以正压从喷雾流化床的底部进入喷雾流化床中，并由下向上加速流动，喷雾流化床的上部施以负压，由上向下振动使物料在喷雾流化床内上下沸腾；通过喷雾流化床侧部的多点喷枪，将制得的阿拉伯糖溶液连续喷雾分散到微细的阿拉伯糖体上，连续喷雾干燥，获得蓬松颗粒状纯度为95％的阿拉伯糖。
实施例5：
称取稻草，将稻草切段粉碎，用54℃水浸泡10小时，过滤，弃去滤液；加入为稻草重量22倍的浓度为2.0％的NaOH水溶液，在23℃下碱处理24小时；离心得提取液，用浓度为30％的乙酸中和提取液至pH为6.5；离心去除沉淀，将上述清液浓缩后，用浓度为95％的乙醇沉淀，所用乙醇的体积为浓缩液体积的5倍；静置12小时；离心收集沉淀，干燥沉淀物以去除其中的乙醇，然后将沉淀物配成6％的水溶液；加入黑曲霉，其中100mL待霉解处理的水溶液中加入加入0.2g的黑曲霉，于32℃条件下，对水溶液进行酶解处理25小时；将酶解液于100℃灭活10分钟，然后于40℃真空浓缩；用大孔型吸附阳离子树脂纯化浓缩液，其过程是：首先将树脂充分润涨，其用量为每200mL浓缩酶解液使用100g树脂；在25℃条件下吸附处理12小时，然后过滤，用浓度为20％的乙醇溶液洗脱，洗脱液先浓缩后，再透析24小时脱盐；最后，于46℃真空干燥14小时，获得浅黄色至白色粉状颗粒阿拉伯糖，其阿拉伯糖含量为93％，半纤维素B和木糖的含量为7％。继而从获得的粉状颗粒阿拉伯糖中取7％加入到加热容器中，加入去离子水混合，升温溶解，溶液中加入活性炭，趁热过滤，滤液汇集到储藏罐中，得到阿拉伯糖溶液；剩余的粉状颗粒阿拉伯糖全部投入到喷雾流化床设备内，物料以正压从喷雾流化床的底部进入喷雾流化床中，并由下向上加速流动，喷雾流化床的上部施以负压，由上向下振动使物料在喷雾流化床内上下沸腾；通过喷雾流化床侧部的多点喷枪，将制得的阿拉伯糖溶液连续喷雾分散到微细的阿拉伯糖体上，连续喷雾干燥，获得蓬松颗粒状纯度为93％的阿拉伯糖。
综上所述，本发明采用先进科学技术工艺和方法，采用农业副产品制备获得高纯度阿拉伯糖，产出高附加值，非常适合规模化生产，值得在业内广泛推广应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用稻草制备高纯度阿拉伯糖的方法，其特征在于：以稻草为原料，通过黑曲霉酶解技术制备高纯度阿拉伯糖，具体包括以下步骤：
(1)称取稻草，将稻草粉碎，用热水浸泡处理，过滤，弃去滤液；
(2)加入NaOH水溶液进行碱处理，碱处理温度为23～56℃，碱处理时间为12～24小时；
(3)离心获得提取液，用乙酸水溶液中和提取液，至pH为4.5～6.5；
(4)离心去除沉淀，将上清液浓缩后，用乙醇沉淀，然后静置；
(5)离心收集沉淀，干燥沉淀物以去除其中的乙醇，然后将沉淀物配成3～6％的水溶液；
(6)用黑曲霉对步骤(5)制得的水溶液进行酶解处理，酶解温度为25～30℃，酶解时间为48～72小时；100mL待霉解处理的水溶液中加入0.05～5g黑曲霉；
(7)酶解结束后，将酶解液于100～121℃灭活10～15分钟；然后，于40～60℃真空浓缩；
(8)用大孔型吸附阳离子树脂纯化浓缩液，然后，于45～55℃真空干燥14～18小时，获得浅黄色至白色粉状颗粒阿拉伯糖；
(9)从步骤(8)中所获得的粉状颗粒阿拉伯糖中取5～10％加入到加热容器中，加入去离子水混合，升温溶解，溶液中加入活性炭，趁热过滤，滤液汇集到储藏罐中，得到阿拉伯糖溶液，备用；剩余的粉状颗粒阿拉伯糖全部投入到喷雾流化床设备内，物料以正压从喷雾流化床的底部进入喷雾流化床中，并由下向上加速流动，喷雾流化床的上部施以负压，由上向下振动使物料在喷雾流化床内上下沸腾；通过喷雾流化床侧部的多点喷枪，将制得的阿拉伯糖溶液连续喷雾分散到微细的阿拉伯糖体上，连续喷雾干燥，获得蓬松颗粒状高纯度阿拉伯糖。
2.根据权利要求1所述利用稻草制备高纯度阿拉伯糖的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述用热水浸泡处理是指用50～56℃热水浸泡6～11小时。
3.根据权利要求1所述利用稻草制备高纯度阿拉伯糖的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述NaOH水溶液的浓度为2～5％，用量为稻草重量的22～60倍。
4.根据权利要求1所述利用稻草制备高纯度阿拉伯糖的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述乙酸水溶液的浓度为30～50％。
5.根据权利要求1所述利用稻草制备高纯度阿拉伯糖的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述乙醇的浓度为95％。
6.根据权利要求1所述利用稻草制备高纯度阿拉伯糖的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述静置的时间为6～12小时。
7.根据权利要求1所述利用稻草制备高纯度阿拉伯糖的方法，其特征在于：步骤(8)中，所述用大孔型吸附阳离子树脂纯化浓缩液，其过程是：首先将树脂充分润涨，其用量为每200mL浓缩酶解液使用100g树脂；在20～40℃条件下吸附处理10～20小时；然后过滤，用浓度为20～50％的乙醇溶液洗脱；洗脱液先浓缩后，再透析24～72小时脱盐。
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